Hoóc-môn thực vật và truyền tín hiệu

Một số phân tử tín hiệu nhỏ — auxin, cytokinin, gibberellin, axit abscisic, ethylene và các chất khác — phối hợp gần như mọi khía cạnh của sự phát triển thực vật và phản ứng của thực vật với môi trường.

Definition

Hoóc-môn thực vật (phytohormones) là các phân tử tín hiệu tự nhiên, hoạt động ở nồng độ thấp, điều hòa sự tăng trưởng và phát triển, và truyền tín hiệu là bộ máy tế bào mà qua đó sự hiện diện của chúng được nhận biết và chuyển thành các phản ứng.

Scope

Chủ đề này bao gồm các nhóm hoóc-môn thực vật chính, quá trình sinh tổng hợp và vận chuyển của chúng, các thụ thể và con đường truyền tín hiệu của chúng, cũng như cách chúng tương tác để kiểm soát sự phân chia tế bào, sự kéo dài, sự biệt hóa, trạng thái ngủ đông, sự lão hóa và các phản ứng với môi trường.

Core questions

• Các nhóm hoóc-môn thực vật chính và tác dụng đặc trưng của chúng là gì?
• Các tín hiệu hoóc-môn được nhận biết và truyền đi bên trong tế bào thực vật như thế nào?
• Các hoóc-môn tương tác và giao tiếp chéo như thế nào để kiểm soát sự phát triển và các phản ứng căng thẳng?

Key theories

Kiểm soát hoóc-môn đối với sự tăng trưởng hướng động

Sự phân bố auxin khác biệt trên một cơ quan thúc đẩy sự kéo dài tế bào khác biệt, tạo ra các phản ứng uốn cong với ánh sáng và trọng lực định hướng sự phát triển của thực vật.

Truyền tín hiệu qua thụ thể

Mỗi hoóc-môn được nhận biết bởi các thụ thể đặc hiệu kích hoạt các chuỗi tín hiệu, thường hoạt động thông qua sự phân hủy protein được điều hòa để thay đổi biểu hiện gen và sinh lý học.

Mechanisms

Auxin được vận chuyển theo hướng bởi các chất mang nhập bào và xuất bào, thiết lập các gradient nồng độ định hình sự phát triển; sự nhận biết của nó bởi các thụ thể TIR1/AFB thúc đẩy sự phân hủy các chất ức chế Aux/IAA, giải phóng các yếu tố phiên mã. Các hoóc-môn khác hoạt động thông qua các thụ thể và chuỗi tín hiệu riêng biệt — ví dụ, axit abscisic liên kết với các thụ thể PYR/PYL ức chế các protein phosphatase để kích hoạt các phản ứng căng thẳng, và sự nhận biết ethylene bởi các thụ thể màng điều hòa sự chín và lão hóa. Các nguồn tài nguyên di truyền ngược như các bộ sưu tập đột biến chèn toàn bộ bộ gen đã đóng vai trò trung tâm trong việc phân tích các con đường này.

Clinical relevance

Các chất điều hòa sinh trưởng thực vật tổng hợp và các phương pháp điều trị dựa trên hoóc-môn được sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp và làm vườn để ra rễ cành giâm, kiểm soát sự đậu quả và chín của quả, quản lý cỏ dại và đồng bộ hóa sự phát triển của cây trồng.

History

Các thí nghiệm của Darwin về tính hướng sáng đã chỉ ra một ảnh hưởng tăng trưởng có thể truyền được; Went đã phân lập chất này là auxin vào năm 1926, và thế kỷ tiếp theo đã xác định đầy đủ các hoóc-môn và, với di truyền phân tử ở các cây mô hình, các thụ thể và con đường truyền tín hiệu của chúng.

Key figures

• Frits Went
• Charles Darwin
• Kenneth Thimann

Seminal works

• taiz2015
• buchanan2015

Frequently asked questions

Auxin có tác dụng gì trong thực vật?

Auxin thúc đẩy sự kéo dài tế bào và được phân bố không đều để thúc đẩy sự uốn cong hướng động về phía ánh sáng và theo trọng lực; nó cũng ảnh hưởng đến sự khởi đầu của rễ, sự hình thành mạch và ưu thế ngọn.

Tại sao ethylene quan trọng đối với trái cây?

Ethylene là một hoóc-môn dạng khí kích hoạt và đẩy nhanh quá trình chín ở nhiều loại trái cây, đó là lý do tại sao nó được quản lý trong quá trình bảo quản và vận chuyển để kiểm soát thời điểm sản phẩm chín.